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Qt状态更新设计

在动平衡仪的使用过程中,配置参数的动态切换(如切换传感器通道、切换单位)需要实时反映在界面显示和计算方法上。为了实现这种动态响应,可以采用 观察者模式(Observer Pattern)事件驱动架构(Event-Driven Architecture),并结合分层架构设计。以下是详细的设计思路和实现方法:


1. 设计思路

1.1 核心需求

  • 动态响应:当配置参数(如单位、传感器通道、结果显示选项)发生变化时,相关界面和功能需要实时更新。
  • 解耦:配置管理模块与其他模块(如界面、算法、传感器管理)之间应保持低耦合。
  • 可扩展性:新增配置项或功能时,不应影响现有代码。

1.2 设计模式

  • 观察者模式
    • 配置管理模块作为被观察者(Subject),其他模块(如界面、算法、传感器管理)作为观察者(Observer)。
    • 当配置参数发生变化时,配置管理模块通知所有观察者。
  • 事件驱动架构
    • 使用事件机制传递配置变化的消息,进一步解耦模块之间的依赖。

1.3 分层架构

  • 用户界面层(UI Layer)
    • 负责显示配置界面和动平衡界面。
    • 监听配置变化事件,动态更新界面。
  • 业务逻辑层(Business Logic Layer)
    • 负责动平衡算法、传感器管理等功能。
    • 监听配置变化事件,动态调整算法和传感器通道。
  • 数据访问层(Data Access Layer)
    • 负责配置参数的持久化(保存和加载)。
  • 配置管理层(Configuration Layer)
    • 集中管理所有配置项。
    • 提供接口供其他模块读取和修改配置。
    • 触发配置变化事件。

2. 体系结构设计

2.1 模块划分

  • 配置管理模块
    • 管理所有配置项(如单位、传感器通道、结果显示选项)。
    • 提供接口供其他模块读取和修改配置。
    • 触发配置变化事件。
  • 持久化模块
    • 负责将配置参数保存到文件或数据库中,并在启动时加载。
  • 界面模块
    • 显示配置界面和动平衡界面。
    • 监听配置变化事件,动态更新界面。
  • 算法模块
    • 根据单位配置调用不同的算法。
    • 监听配置变化事件,动态调整算法。
  • 传感器管理模块
    • 根据传感器通道设置开启或关闭传感器通道。
    • 监听配置变化事件,动态调整传感器通道。

2.2 层次结构

+-------------------+
| 用户界面层 (UI)   |
+-------------------+
| - 配置界面        |
| - 动平衡界面      |
+-------------------+
           |
           v
+-------------------+
| 业务逻辑层 (BL)   |
+-------------------+
| - 算法模块        |
| - 传感器管理模块  |
+-------------------+
           |
           v
+-------------------+
| 配置管理层 (CL)   |
+-------------------+
| - 配置管理模块    |
| - 持久化模块      |
+-------------------+

3. 实现方法

3.1 配置管理模块

配置管理模块使用观察者模式,当配置参数发生变化时,通知所有观察者。

// ConfigManager.h
#ifndef CONFIGMANAGER_H
#define CONFIGMANAGER_H

#include <QObject>
#include <QMap>

class ConfigManager : public QObject {
    Q_OBJECT

public:
    enum class Unit { Grams, Ounces, Millimeters, Inches };
    enum class DisplayOption { Amplitude, Phase, RPM };

    ConfigManager(QObject* parent = nullptr);

    void setUnit(Unit unit);
    Unit getUnit() const;

    void setSensorChannels(const QMap<int, bool>& channels);
    QMap<int, bool> getSensorChannels() const;

    void setDisplayOptions(const QMap<DisplayOption, bool>& options);
    QMap<DisplayOption, bool> getDisplayOptions() const;

signals:
    void unitChanged(Unit unit);
    void sensorChannelsChanged(const QMap<int, bool>& channels);
    void displayOptionsChanged(const QMap<DisplayOption, bool>& options);

private:
    Unit m_unit;
    QMap<int, bool> m_sensorChannels;
    QMap<DisplayOption, bool> m_displayOptions;
};

#endif // CONFIGMANAGER_H
// ConfigManager.cpp
#include "ConfigManager.h"

ConfigManager::ConfigManager(QObject* parent) : QObject(parent), m_unit(Unit::Grams) {}

void ConfigManager::setUnit(Unit unit) {
    if (m_unit != unit) {
        m_unit = unit;
        emit unitChanged(unit);
    }
}

ConfigManager::Unit ConfigManager::getUnit() const {
    return m_unit;
}

void ConfigManager::setSensorChannels(const QMap<int, bool>& channels) {
    if (m_sensorChannels != channels) {
        m_sensorChannels = channels;
        emit sensorChannelsChanged(channels);
    }
}

QMap<int, bool> ConfigManager::getSensorChannels() const {
    return m_sensorChannels;
}

void ConfigManager::setDisplayOptions(const QMap<DisplayOption, bool>& options) {
    if (m_displayOptions != options) {
        m_displayOptions = options;
        emit displayOptionsChanged(options);
    }
}

QMap<ConfigManager::DisplayOption, bool> ConfigManager::getDisplayOptions() const {
    return m_displayOptions;
}

3.2 界面模块

界面模块监听配置变化事件,动态更新界面。

// BalancingUI.h
#ifndef BALANCINGUI_H
#define BALANCINGUI_H

#include <QWidget>
#include "ConfigManager.h"

class BalancingUI : public QWidget {
    Q_OBJECT

public:
    BalancingUI(ConfigManager* configManager, QWidget* parent = nullptr);

private slots:
    void onUnitChanged(ConfigManager::Unit unit);
    void onDisplayOptionsChanged(const QMap<ConfigManager::DisplayOption, bool>& options);

private:
    ConfigManager* m_configManager;
    QLabel* m_unitLabel;
    QLabel* m_amplitudeLabel;
    QLabel* m_phaseLabel;
    QLabel* m_rpmLabel;
};

#endif // BALANCINGUI_H
// BalancingUI.cpp
#include "BalancingUI.h"
#include <QVBoxLayout>

BalancingUI::BalancingUI(ConfigManager* configManager, QWidget* parent)
    : QWidget(parent), m_configManager(configManager) {
    m_unitLabel = new QLabel(this);
    m_amplitudeLabel = new QLabel(this);
    m_phaseLabel = new QLabel(this);
    m_rpmLabel = new QLabel(this);

    QVBoxLayout* layout = new QVBoxLayout(this);
    layout->addWidget(m_unitLabel);
    layout->addWidget(m_amplitudeLabel);
    layout->addWidget(m_phaseLabel);
    layout->addWidget(m_rpmLabel);
    setLayout(layout);

    // 监听配置变化事件
    connect(m_configManager, &ConfigManager::unitChanged, this, &BalancingUI::onUnitChanged);
    connect(m_configManager, &ConfigManager::displayOptionsChanged, this, &BalancingUI::onDisplayOptionsChanged);

    // 初始化界面
    onUnitChanged(m_configManager->getUnit());
    onDisplayOptionsChanged(m_configManager->getDisplayOptions());
}

void BalancingUI::onUnitChanged(ConfigManager::Unit unit) {
    QString unitText = (unit == ConfigManager::Unit::Grams) ? "Grams" : "Ounces";
    m_unitLabel->setText("Unit: " + unitText);
}

void BalancingUI::onDisplayOptionsChanged(const QMap<ConfigManager::DisplayOption, bool>& options) {
    if (options[ConfigManager::DisplayOption::Amplitude]) {
        m_amplitudeLabel->setText("Amplitude: 10.5");
    } else {
        m_amplitudeLabel->clear();
    }
    if (options[ConfigManager::DisplayOption::Phase]) {
        m_phaseLabel->setText("Phase: 45°");
    } else {
        m_phaseLabel->clear();
    }
    if (options[ConfigManager::DisplayOption::RPM]) {
        m_rpmLabel->setText("RPM: 3000");
    } else {
        m_rpmLabel->clear();
    }
}

3.3 算法模块

算法模块监听单位配置变化事件,动态调整算法。

// BalancingAlgorithm.h
#ifndef BALANCINGALGORITHM_H
#define BALANCINGALGORITHM_H

#include "ConfigManager.h"

class BalancingAlgorithm {
public:
    BalancingAlgorithm(ConfigManager* configManager);

private slots:
    void onUnitChanged(ConfigManager::Unit unit);

private:
    ConfigManager* m_configManager;
};

#endif // BALANCINGALGORITHM_H
// BalancingAlgorithm.cpp
#include "BalancingAlgorithm.h"

BalancingAlgorithm::BalancingAlgorithm(ConfigManager* configManager)
    : m_configManager(configManager) {
    connect(m_configManager, &ConfigManager::unitChanged, this, &BalancingAlgorithm::onUnitChanged);
}

void BalancingAlgorithm::onUnitChanged(ConfigManager::Unit unit) {
    switch (unit) {
        case ConfigManager::Unit::Grams:
            // 调用克单位的算法
            break;
        case ConfigManager::Unit::Ounces:
            // 调用盎司单位的算法
            break;
    }
}

4. 总结

通过观察者模式和事件驱动架构,可以实现配置参数的动态切换,并确保相关界面和功能实时更新。这种设计具有以下优势:

  • 解耦:各模块通过事件交互,降低耦合度。
  • 动态响应:配置变化实时反映在界面和功能上。
  • 可扩展性:新增配置项或功能时,只需添加新的观察者即可。

如果需要更详细的实现或工具使用指导,可以进一步探讨!

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